Por que não estamos usando a fusão nuclear para gerar energia ainda?

5 meses ago
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As usinas de energia nuclear em todo o mundo trabalham no princípio da fissão nuclear, um processo em que um átomo é dividido em átomos menores, acompanhados pela liberação de energia, que é usada para alimentar outras coisas. A fusão nuclear, como você já deve saber, é o oposto da fissão nuclear. Também pode gerar enormes quantidades de energia, como a fissão.

Fusion nuclear e Fission nuclear

Tanto a fusão nuclear como a fissão geram energia.

Você pode se surpreender ao notar que a fusão é realmente uma aposta melhor do que a fissão quando se trata de gerar energia.

Por que a fusão é uma opção melhor do que a fissão para gerar energia?

Fusion é muito melhor do que a fissão de várias maneiras. Em primeiro lugar, a fusão nuclear requer menos combustível do que a fissão. Além disso, a fusão é realizada usando o deutério (um isótopo de hidrogênio) como combustível, que é bastante abundante na natureza. Em contrapartida, o combustível necessário para a fissão (urânio, plutônio ou tório) é muito difícil de obter – e insanamente caro!

Além disso, ao contrário da fissão, a fusão nuclear não produz nenhum desperdício radioativo; só produz átomos de hélio como subproduto, o que realmente podemos usar em nosso benefício de várias maneiras.

Uma vez que a fusão não produz reações em cadeia fugas da maneira que a fissão pode, não há praticamente nenhum risco de fusão no caso da fusão nuclear.

Então, se a fusão é tão grande e melhor do que a fissão em muitos aspectos, por que não estamos usando a fusão para produzir energia já?

Desafios contra o uso da fusão nuclear

Não há apenas um, mas sim algumas coisas que nos impediram no passado, e ainda nos impedem de usar a fusão nuclear para produzir poder de forma confiável. Vamos dar uma olhada em alguns desses:

Necessidade de energia incrivelmente alta

Uma das maiores razões pelas quais não conseguimos aproveitar o poder da fusão é que seus requisitos de energia são incrivelmente, terrivelmente altos.

Para que a fusão ocorra, você precisa de uma temperatura de pelo menos 100.000.000 graus Celsius. Isso é um pouco mais de 6 vezes a temperatura do núcleo do Sol. Deve-se notar que os reatores de fusão experimentais existem – e trabalham! – mas eles consomem muito mais poder do que produzem, o que basicamente derrota o propósito de gerar energia usando a fusão.

Quero dizer, não há nenhum ponto em executar um reator nuclear se você acabar alimentando mais energia do que você consegue de volta, certo?

Requisitos de material

Não é apenas o requisito de energia para iniciar uma reação de fusão incrivelmente alta, mas também é bastante difícil encontrar materiais que possam resistir à reação. Por exemplo, você precisa de um material especial que não se mova quando é aquecido a altas temperaturas. Você também precisaria de muito hélio líquido para manter a instalação completa resfriada.

Sustentando e contendo a reação de fusão

Você exigiria muito excesso de energia para manter a reação da fusão uma vez que começou. Como tal, você deve ser capaz de criar o excesso de energia em excesso com a reação inicial para que ele ajude outros átomos a se fundirem. Além disso, você precisa de uma instalação muito complicada, intrincada e densamente empacotada para hospedar toda a reação. Hoje, realizamos reações de fusão em uma máquina chamada tokamak .

Tokmak

O tokamak é uma máquina experimental projetada para aproveitar o poder da fusão. (Photo Credit: ITER.org)

O tokamak consiste em uma câmara de vácuo em forma de rosca. O gás é bombeado para esta câmara e a eletricidade flui através do centro, fazendo com que o gás se carregue e forme plasma. Este plasma está contido dentro da câmara por campos magnéticos muito fortes.

A formação de plasma é uma coisa boa, porque é o que queremos, mas o plasma é altamente condutor. Essencialmente, ele começa a formar suas próprias correntes e campos eletromagnéticos à medida que ele se aproxima, interrompendo assim os campos magnéticos que estão tentando contê-lo dentro da câmara. Ainda temos de descobrir uma maneira confiável em que as correntes de plasma auto-conter, permitindo que eles sejam estáveis ​​e seguros.

Nós também precisamos encontrar um material que possa suportar uma quantidade tão alta de calor por um longo tempo para que a reação de fusão sustente.

Problemas metalúrgicos

As reações de fusão produzem neutrões de alta energia que atingem as paredes do reator. A camada do reator que enfrenta o plasma é chamada de primeira parede . Esse tipo de radiação faz com que a maioria dos elementos de liga tipicamente usados ​​em aço se tornem radioativos.

A partir de agora, não sabemos exatamente quais os materiais que devemos usar para construir reatores de fusão para que suas paredes resistam às condições extremas que irão experimentar.

Orçamento e estigma social

Por último, mas não menos importante, é o problema do dinheiro obrigatório. Qualquer coisa relacionada à energia nuclear geralmente é considerada uma idéia difícil de vender às massas. Aposta em fusão nuclear é semelhante a fazer um investimento de vários bilhões de dólares sem garantia de sucesso.

Além disso, existe um estigma social em torno da energia nuclear que faz acreditar que a “energia nuclear é ruim”. Primeiro, há o notório “perigo de radiação”. Isso ainda é agravado por incidentes infelizes como Chernobyl, Fukushima etc. Também é importante lembrar que muitas pessoas associam a palavra “nuclear” com armas de destruição em massa (por exemplo, bombas atômicas, bombas de hidrogênio etc.), que são capazes de limpar para fora de cidades inteiras.

É verdade que a energia nuclear (ou fissão ou fusão) é uma das fontes de energia mais “limpas” e mais seguras disponíveis para nós hoje. No entanto, estamos a alguns anos de fazer a fusão nuclear um processo tecnicamente e economicamente viável. Uma vez que o poder da fusão é batido e controlado, não teríamos que nos preocupar com a falta de poder … nunca!

Referências:

  1. Universidade do Havaí em Manoa
  2. Universidade de Pittsburgh
  3. Universidade da Califórnia, San Diego
  4. Purdue University – Indiana’s Land Grant University
  5. West Texas A & M University
  6. Universidade da Pensilvânia
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